(57)【要約】【課題】  基板表面の溶融状態の評価精度が低下することを防止する。【解決手段】  モニタ光出射装置５が、チャンバ１の外部から窓２を通して基板Ｗにモニタ光ＬＭを入射させる。第１の光強度計測器８が、モニタ光ＬＭのうち、基板Ｗの表面で反射し、窓２を通してチャンバ１の外部に出射した外部出射光ＬＭ０の強度を計測する。第２の光強度計測器９が、モニタ光ＬＭのうち、チャンバ１の外部から窓２に入射し、窓２で反射された第１の反射光ＬＭ１の強度を計測する。第３の光強度計測器１０が、モニタ光ＬＭのうち、基板Ｗ表面で反射されてチャンバ１の内部から窓２に入射し、窓２で反射された第２の反射光ＬＭ２の強度を計測する。コンピュータ１１が、第１〜第３の光強度計測器８、９、及び１０の測定結果に基づいて、基板Ｗ表面の溶融状態を評価する。【選択図】  図１
2006245282.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
壁の一部が窓によって構成された処理室と、
前記処理室の内部で前記窓と対向する位置に被処理物を保持する保持台と、
前記処理室の外部から前記窓を通して前記被処理物にモニタ光を入射させるモニタ光出射装置と、
前記モニタ光出射装置から出射されたモニタ光のうち、前記被処理物の表面で反射し、前記処理室の内部から前記窓を通して前記処理室の外部に出射した外部出射光の強度を計測する外部出射光強度計測器と、
前記モニタ光出射装置から出射されたモニタ光のうち、前記処理室の外部から前記窓に入射し、該窓で反射された第１の反射光、及び前記被処理物の表面で反射されて前記処理室の内部から前記窓に入射し、該窓で反射された第２の反射光の少なくともいずれか一方の反射光の強度を計測する反射光強度計測器と
を備えた処理装置。
【請求項２】
前記反射光強度測定器が、前記第１の反射光及び前記第２の反射光の双方の強度をそれぞれ計測する請求項１に記載の処理装置。
【請求項３】
さらに、前記モニタ光出射装置から出射されるモニタ光の強度から前記反射光強度計測器によって計測された前記第１の反射光の強度を引いた値と、前記外部出射光強度計測器の計測結果に前記反射光強度計測器によって計測された前記第２の反射光の強度を加えた値とに基づいて、前記被処理物の表面の状態を評価する評価装置を備えた請求項２に記載の処理装置。
【請求項４】
さらに、前記処理室の外部から前記窓を通して前記被処理物に処理用レーザ光を入射させる処理用レーザ光出射装置を備え、
前記モニタ光出射装置が、前記被処理物の表面における前記処理用レーザ光の入射位置と同一の位置に、前記モニタ光を入射させる請求項１〜３のいずれかに記載の処理装置。
【請求項５】
（Ａ）壁の一部が窓によって構成された処理室の内部に、前記窓と対向するように被処理物を配置する工程と、
（Ｂ）前記処理室の外部から、前記窓を通して前記被処理物にモニタ光を入射させる工程と、
（Ｃ）前記モニタ光のうち、前記被処理物の表面で反射され、前記処理室の内部から前記窓を通して前記処理室の外部に出射した外部出射光の強度と、前記モニタ光のうち、前記処理室の外部から前記窓に入射し、該窓で反射された第１の反射光、及び前記モニタ光のうち、前記被処理物の表面で反射されて前記処理室の内部から前記窓に入射し、該窓で反射された第２の反射光の少なくともいずれか一方の反射光の強度とを計測する工程と、
（Ｄ）前記工程（Ｃ）の計測結果に基づいて、前記被処理物の表面の状態を評価する工程と
を含む表面状態評価方法。
【請求項６】
前記工程（Ｃ）では、前記外部出射光の強度と、前記第１及び第２の反射光の双方の強度とを計測する請求項５に記載の表面状態評価方法。
【請求項７】
前記工程（Ｄ）では、前記処理室の外部から入射させるモニタ光の強度から前記第１の反射光の強度を引いた値と、前記外部出射光の強度に前記第２の反射光の強度を加えた値とに基づいて、前記被処理物の表面の状態を評価する請求項５又は６に記載の表面状態評価方法。
【請求項８】
さらに、前記工程（Ａ）の後に、前記処理室の外部から前記窓を通して前記被処理物に処理用レーザ光を入射させる工程を含み、
前記工程（Ｂ）では、前記被処理物の表面における前記処理用レーザ光の入射位置と同一の位置に、前記モニタ光を入射させる請求項５〜７のいずれかに記載の表面状態評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理物を処理する処理装置及び被処理物の表面の状態を評価する表面状態評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図２に、特許文献１に開示されたアニール処理装置の概略図を示す。チャンバ２０の内部に保持台２１が配置されている。保持台２１は、基板２２を保持している。基板２２の表面は、アモルファスシリコンからなる。チャンバ２０の上壁の一部は窓２３及び２４によって構成されている。レーザ出射装置２５が、チャンバ２０の外部から、窓２３を通して基板２２の表面に処理用レーザ光２５１を入射させる。すると、処理用レーザ光２５１が入射した位置のアモルファスシリコンが一旦溶融し、これが固化する。保持台２１が図２の右方向に移動することにより、基板２２の表面上における処理用レーザ光２５１の入射領域を基板２２の表面上で移動させることができる。
【０００３】
基板２２が窓２４と対向する位置に達したとき、検査装置２６が、チャンバ２０の外部から窓２４を通して基板２２の表面にモニタ光２６１を入射させる。また、検査装置２６は、基板２２の表面からの反射光２６２を受光し、その強度を測定する。基板２２に入射させるモニタ光２６１の強度が一定の場合、基板２２表面からの反射光２６２の強度は、基板２２の表面の状態に依存する。そこで、検査装置２６は、基板２２表面からの反射光２６２の強度に基づいて、基板２２表面の状態を評価することができる。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２６５８５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このようなアニール処理装置においては、窓２３及び２４が汚れることがある。この原因の一つとして、例えば処理用レーザ光２５１が入射した位置のシリコンの一部が蒸発し、蒸発したシリコンが窓２３及び２４の内面（チャンバ２０の内部空間に臨む面）に付着することが考えられる。この場合、窓２４の光反射率が変化するため、モニタ光２６１のうち、窓２４を透過して基板２２の表面に到達する光の強度、及び反射光２６２のうち、窓２４を透過して検査装置２６に入射する光の強度が、基板２２の表面の状態によらずに変化することになる。その結果、基板２２表面の状態の評価精度が悪化する。
【０００６】
本発明の目的は、被処理物の表面状態の評価精度が悪化することを防止する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一観点によれば、壁の一部が窓によって構成された処理室と、前記処理室の内部で前記窓と対向する位置に被処理物を保持する保持台と、前記処理室の外部から前記窓を通して前記被処理物にモニタ光を入射させるモニタ光出射装置と、前記モニタ光出射装置から出射されたモニタ光のうち、前記被処理物の表面で反射し、前記処理室の内部から前記窓を通して前記処理室の外部に出射した外部出射光の強度を計測する外部出射光強度計測器と、前記モニタ光出射装置から出射されたモニタ光のうち、前記処理室の外部から前記窓に入射し、該窓で反射された第１の反射光、及び前記被処理物の表面で反射されて前記処理室の内部から前記窓に入射し、該窓で反射された第２の反射光の少なくともいずれか一方の反射光の強度を計測する反射光強度計測器とを備えた処理装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
第１及び第２の反射光の少なくともいずれか一方の反射光の強度を考慮することにより、窓の汚れ等に起因した基板の表面状態の評価精度の悪化を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１に、実施例によるアニール処理装置の概略図を示す。チャンバ１の上壁の一部が、板状の窓２によって構成されている。窓２は石英からなる。保持台３が、チャンバ１の内部において、窓２と対向する位置に基板Ｗを保持している。基板Ｗの表面は、アモルファス半導体、具体的にはアモルファスシリコンからなる。チャンバ１の外部には、処理用レーザ光出射装置４と、モニタ用レーザ光出射装置５とが配置されている。
【００１０】
処理用レーザ光出射装置４は、処理用レーザ光ＬＡを出射する。処理用レーザ光ＬＡは、例えばエキシマレーザ光である。なお、処理用レーザ光ＬＡとして、固体レーザの高調波を用いてもよい。処理用レーザ光ＬＡは、チャンバ１の外部から窓２を透過して基板Ｗの表面に入射する。すると、処理レーザ光ＬＡが入射した位置のアモルファスシリコンが一旦溶融し、これが固化する。これにより、多結晶シリコン膜が形成される。
【００１１】
モニタ用レーザ光出射装置５は、モニタ用レーザ光ＬＭを出射する。モニタ用レーザとして、例えば波長６３２．８ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザが用いられる。モニタ用レーザ光ＬＭは、第１のミラー６で反射され、窓２を透過して基板Ｗの表面に入射する。基板Ｗの表面における処理用レーザ光ＬＡの入射位置と同一の位置に、モニタ用レーザ光ＬＭが入射する。基板Ｗの表面に入射したモニタ用レーザ光ＬＭは、基板Ｗの表面で反射され、窓２を透過してチャンバ１の外部に出射する。このチャンバ１の外部に出射した光ＬＭ０を外部出射光と呼ぶことにする。外部出射光ＬＭ０は、第２のミラー７で反射され、第１の光強度測定器８に入射する。第１の光強度測定器８は、外部出射光ＬＭ０の強度を計測する。
【００１２】
モニタ用レーザ光出射装置５から出射されたモニタ用レーザ光ＬＭのすべてが基板Ｗの表面に到達する訳ではない。第１のミラー６で反射され、窓２に入射したモニタ用レーザ光ＬＭの一部は、窓２の外面（チャンバ１の外部空間に臨む面）２ａ及び内面（チャンバ１の内部空間に臨む面）２ｂで反射されるため、基板Ｗの表面に到達しない。このように、モニタ用レーザ光ＬＭのうち、窓２の外面２ａ及び内面２ｂで反射され、基板Ｗに到達しない光ＬＭ１を第１の反射光と呼ぶことにする。第１の反射光ＬＭ１は、チャンバ１の外部に配置された第２の光強度計測器９に入射する。第２の光強度計測器９は、第１の反射光ＬＭ１の強度を計測する。
【００１３】
また、基板Ｗの表面で反射されたモニタ用レーザ光ＬＭのすべてがチャンバ１の外部に出射する訳ではない。基板Ｗの表面で反射されたモニタ用レーザ光ＬＭの一部は、窓２の外面２ａ及び内面２ｂで反射されるため、チャンバ１の外部に出射しない。このように、基板Ｗの表面で反射したモニタ用レーザ光ＬＭのうち、窓２の外面２ａ及び内面２ｂで反射され、チャンバ１の外部に出射しない光ＬＭ２を第２の反射光と呼ぶことにする。第２の反射光ＬＭ２は、チャンバ１の内部に配置された第３の光強度計測器１０に入射する。第３の光強度計測器１０は、第２の反射光ＬＭ２の強度を計測する。
【００１４】
第１〜第３の光強度計測器８、９、及び１０の計測結果は、コンピュータ１１に送出される。コンピュータ１１は、それらの計測結果に基づいて、処理用レーザ光ＬＡの照射によって溶融した基板Ｗ表面の溶融状態を評価する。これにより、基板Ｗのアニール処理が適切に行われているか否かを判定することができる。第１の光強度計測器８の計測結果のみならず、第２及び第３の光強度計測器９及び１０の計測結果をも考慮するようにしたことにより、基板Ｗ表面の溶融状態の評価精度の悪化を低減することができる。以下、この理由について説明する。
【００１５】
まず、第１の光強度計測器８の測定結果のみに基づいて基板Ｗ表面の溶融状態を評価することを考える。基板Ｗの表面におけるモニタ用レーザ光ＬＭが入射した位置の光反射率は、その位置の溶融状態に依存する。このため、モニタ用レーザ光出射装置５から出射されるモニタ用レーザ光ＬＭの強度が一定の場合、外部出射光ＬＭ０の強度は基板Ｗ表面の溶融状態に依存する。そこで、第１の光強度計測器８の計測結果に基づいて、基板Ｗ表面の溶融状態を推定することは可能である。
【００１６】
しかし、外部出射光ＬＭ０の強度は、基板Ｗ表面の溶融状態のみならず、窓２の光反射率にも依存する。例えば、窓２の内面２ｂの光反射率が増大し、第１の反射光ＬＭ１の強度が増大すると、その分だけ基板Ｗに到達する光の強度が低下するため、外部出射光ＬＭ０の強度も低下する。また、窓２の内面２ｂの光反射率が増大し、第２の反射光ＬＭ２の強度が増大すると、その分だけ外部出射光ＬＭ０の強度が低下する。なお、窓２の内面２ｂの光反射率が増大する原因の一つとして、処理用レーザ光ＬＡが入射した位置のシリコンの一部が蒸発し、蒸発したシリコンが窓２の内面２ｂに付着することが考えられる。
【００１７】
このように、外部出射光ＬＭ０の強度は、基板Ｗ表面の溶融状態のみならず、窓２の光反射率によっても変動するため、第１の光強度計測器８の計測結果のみに基づいて基板Ｗ表面の溶融状態の評価精度を向上させることには限界がある。
【００１８】
これに対して、第１の光強度計測器８の計測結果のみならず、第３の光強度測定器１０の測定結果も考慮する場合は、第１の光強度測定器８の測定結果に、第３の光強度測定器１０の測定結果を加えた値（以下、第１の値という。）によって、実際に基板Ｗの表面で反射された光の強度を推定することができる。また、第２の光強度測定器９の測定結果を考慮することにより、予め既知であるモニタ用レーザ光出射装置５から出射されるモニタ用レーザ光ＬＭの強度から、第２の光強度計測器９の計測結果を引いた値（以下、第２の値という。）によって、実際に基板Ｗに入射した光の強度を推定することができる。
【００１９】
そこで、第１の値と第２の値との比によって、基板Ｗ表面の光反射率を求めることができる。なお、モニタ用レーザ光ＬＭは、基板Ｗの表面における処理用レーザ光ＬＡの入射位置と同一の位置に入射するため、処理用レーザ光ＬＡの入射している位置の光反射率をリアルタイムで求めることができる。そして、求めた光反射率によって、基板Ｗ表面の溶融状態を評価することができる。第１の値と第２の値との比は、モニタ用レーザ光出射装置５から出射されるモニタ用レーザ光ＬＭの強度と第１の光強度計測器８の計測結果との比に比べると、窓２の光反射率の変動の影響を受けにくいので、基板Ｗ表面の評価精度の悪化を低減することができる。
【００２０】
以上、実施例について説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、第１及び第２の反射光ＬＭ１及びＬＭ２のうちいずれか一方の反射光の強度は必ずしも計測しなくてもよい。例えば、第３の光強度計測器１０を省略することを考える。モニタ用レーザ光出射装置５から出射されるモニタ用レーザ光ＬＭの強度と、第２の光強度計測器９の計測結果との比によって、現時点における窓２の光反射率を求めることができる。窓２の光反射率が窓２の外面２ａ及び内面２ｂ内で一様であると仮定すれば、求めた窓２の光反射率と第１の光強度計測器８の計測結果とに基づいて、上記第１の値に相当する値を推定することができる。この結果、基板Ｗ表面の光反射率を推定することができる。このように、第３の光強度計測器１０を省略する場合は、チャンバ１内に光強度計測器を配置しなくて済むので、チャンバ１のクリーニング作業が容易になるといった利点がある。
【００２１】
同様に、第２の光強度計測器９を省略する場合であっても、第１の光強度計測器８の計測結果と、第３の光強度計測器１０の計測結果との比によって窓２の光反射率を求めることができる。そして、求めた窓２の光反射率と、モニタ用レーザ光出射装置５から出射されるモニタ用レーザ光ＬＭの強度とに基づいて、上記第２の値に相当する値を推定することができる。この結果、基板Ｗ表面の光反射率を推定することができる。
【００２２】
コンピュータ１１が、基板Ｗ表面の溶融状態の評価結果に基づいて、処理用レーザ光出射装置４を制御する構成としてもよい。例えば、コンピュータ１１の評価結果により、アモルファス半導体の溶融が不充分であると判定された場合には、処理用レーザ光出射装置４から出射される処理用レーザ光ＬＡの強度を増大させるようにしてもよい。また、実施例は、アモルファス半導体の結晶化アニールについて説明したが、処理用レーザ光の照射によって被処理物に施される処理は、被処理物の表面の反射率が変動するような処理、例えば、被処理物に注入された不純物を活性化するための活性化アニールであってもよい。この他、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施例によるアニール処理装置の概略図である。
【図２】従来のアニール処理装置の概略図である。
【符号の説明】
【００２４】
１…チャンバ（処理室）、２…窓、２ａ…外面、２ｂ…内面、３…保持台、４…処理用レーザ光出射装置、５…モニタ用レーザ光出射装置（モニタ光出射装置）、６…第１の反射鏡、７…第２の反射鏡、８…第１の光強度計測器（外部出射光強度計測器）、９…第２の光強度計測器（反射光強度計測器）、１０…第３の光強度計測器（反射光強度計測器）、１１…コンピュータ（評価装置）、Ｗ…基板（被処理物）、ＬＭ…モニタ用レーザ光（モニタ光）、ＬＭ０…外部出射光、ＬＭ１…第１の反射光、ＬＭ２…第２の反射光、ＬＡ…処理用レーザ光、２０…チャンバ、２１…保持台、２２…基板、２３,２４…窓、２５…処理用レーザ光出射装置、２５１…処理用レーザ光、２６…検査装置、２６１…モニタ光、２６２…反射光。
【図１】
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【図２】
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